唐麗偉，焦玉國，徐飛，魏凱

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊，山東 泰安 271000)

0 引言

煤炭作為最安全、最廉價的能源之一，仍將是國家能源安全和經(jīng)濟(jì)安全的基礎(chǔ)，是我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和民生保障的重要支撐[1]。建國以來，煤炭資源經(jīng)歷了大規(guī)模的工業(yè)化開采，采煤塌陷區(qū)逐年增加，塌陷造成的地面沉降、斷裂等嚴(yán)重破壞土壤原有的結(jié)構(gòu)，造成了大量土地資源的浪費(fèi)，引發(fā)的環(huán)境污染、水土流失、土地鹽漬化等生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴(yán)重，制約了礦區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展[2-7]。

黨的十八屆三中全會確立了“山水林田湖是一個生命共同體”的重要理念，采煤塌陷區(qū)治理是“山水林田湖草生態(tài)修復(fù)保護(hù)工程”的重要組成部分，貫徹落實采煤塌陷區(qū)治理是服務(wù)生態(tài)文明建設(shè)，解決生態(tài)環(huán)境問題的必經(jīng)之路。

肥城煤田分布于肥城市北部，是我國煤炭資源開發(fā)歷史最早的地區(qū)之一。煤田地勢平坦，土壤肥沃，是典型的糧煤復(fù)合區(qū)。煤層大部分隱伏于平原區(qū)耕地、村莊、河流下方，可采煤層層數(shù)多、厚度大，由于地下潛水位較高，煤炭開采后將形成大面積的沉陷積水區(qū)，從而對大量農(nóng)田、居民點、水利設(shè)施、道路等造成破壞，給礦區(qū)群眾的生產(chǎn)生活帶來嚴(yán)重影響[9]。

1 采煤塌陷區(qū)治理模式研究現(xiàn)狀

采煤塌陷區(qū)治理是我國乃至世界礦山地質(zhì)環(huán)境治理的一大難題[5-9]，是一項涉及土地整治、生態(tài)保護(hù)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和產(chǎn)業(yè)綜合開發(fā)等多項工作的系統(tǒng)工程。我國各地區(qū)采取的塌陷區(qū)治理模式較為多樣，因地制宜，各有特色，不同學(xué)者、工程師總結(jié)的治理模式有交叉重疊，尚未建立統(tǒng)一的模式體系，現(xiàn)將目前常用的，普及化程度較高的治理模式歸納總結(jié)分述如下：

(1)土地復(fù)墾治理模式[10]：也可稱之為土地平

整治理模式或農(nóng)業(yè)治理模式，對于無積水，地表輕微變形的輕度塌陷區(qū)，可進(jìn)行土地復(fù)墾的治理，在土地適宜性評價基礎(chǔ)上，采取整治措施，使土地恢復(fù)到可利用狀態(tài)[11-16]。該模式最為常見，操作簡單，成本較低，可有效的補(bǔ)充采煤塌陷區(qū)的耕地數(shù)量，緩解礦區(qū)日益突出的人地矛盾、工農(nóng)矛盾，是采煤塌陷區(qū)治理的最優(yōu)選擇。

(2)產(chǎn)業(yè)治理模式：除最常見的通過土地復(fù)墾進(jìn)行農(nóng)業(yè)治理以外，可選擇不同的產(chǎn)業(yè)對塌陷區(qū)進(jìn)行治理，如林業(yè)、漁業(yè)、工業(yè)等[16]。林業(yè)治理是通過在恢復(fù)的土地上植樹造林，實現(xiàn)防沙固土、凈化空氣；漁業(yè)治理是充分利用采煤塌陷區(qū)的水域資源，因地制宜發(fā)展現(xiàn)代漁業(yè)、生態(tài)漁業(yè)，實現(xiàn)采煤塌陷區(qū)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會效益協(xié)調(diào)發(fā)展；工業(yè)治理模式主要指在修復(fù)后的建設(shè)用地上發(fā)展農(nóng)副產(chǎn)品加工和光伏產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)“農(nóng)光互補(bǔ)”、“漁光互補(bǔ)”[2]。

(3)生態(tài)修復(fù)治理模式：對已形成的較大的常年深積水區(qū)，結(jié)合歷史文化特點，構(gòu)建景觀型濕地公園。通過水系暢通、栽培觀賞植物(如荷花、紫薇、香蒲、蘆葦?shù)?、規(guī)劃建設(shè)濕地群景觀、棧道、觀景塔及配套道路、服務(wù)設(shè)施等，形成景觀優(yōu)美、水陸結(jié)合的濕地公園。目前，景觀型人工濕地在平原中、高潛水位地區(qū)已有較多的成功案例，如江蘇省潘安湖濕地公園、唐山南湖城市中央生態(tài)公園等[9]。

(4)邊采邊復(fù)墾治理模式：主要針對的是塌陷尚未出現(xiàn)或塌陷尚未穩(wěn)沉的地區(qū)，是指充分考慮地下開采與地面復(fù)墾措施的耦合，通過合理減輕土地?fù)p毀的開采措施和沉陷前或沉陷過程中復(fù)墾時機(jī)與方案的優(yōu)選，實現(xiàn)采礦與復(fù)墾同步進(jìn)行的一種復(fù)墾模式。其特點是以“采礦與復(fù)墾的充分有效結(jié)合也即采礦復(fù)墾一體化”為核心，以“邊采礦、邊復(fù)墾”為特點[10]。

(5)綜合治理模式[16]：是指充分考慮生物的空間結(jié)構(gòu)和時間分布特點，依據(jù)能量多級利用與物質(zhì)循環(huán)再生原理，農(nóng)、林、副、漁、加工等多業(yè)聯(lián)合復(fù)墾，循環(huán)利用生產(chǎn)中的廢棄物，增加產(chǎn)品輸出?？砂l(fā)展立體養(yǎng)殖、農(nóng)產(chǎn)品加工、旅游觀光、光伏發(fā)電等產(chǎn)業(yè)，打造多元化的高效生態(tài)園區(qū)[17-20]。

2 肥城市采煤塌陷區(qū)現(xiàn)狀

肥城市煤田分布面積較大，開采歷史悠久。目前多數(shù)地下煤層采用長壁后退式全部垮落法采煤，頂板垮落后，不可避免地會使采場圍巖變形、位移、裂隙、塌落，并局部延伸至地表，導(dǎo)致地表巖土松動，地表出現(xiàn)沉陷、移動和變形，形成移動盆地(圖1)[21]。肥城礦區(qū)位于平原地區(qū)，地表變形更為明顯，多數(shù)呈四周高，中間低的不均勻漏斗形，少部分呈波浪起伏狀。自1960年開采以來，累計塌陷總面積已達(dá)約60km2[22]。

1—冒落帶；2—裂隙帶；3—彎曲帶圖1 煤層采空區(qū)上覆巖層移動、變形和破壞分帶

肥城市采煤塌陷地分布于石橫鎮(zhèn)、湖屯鎮(zhèn)、王瓜店街道辦事處及老城街道辦事處，包括了轄區(qū)內(nèi)的所有煤礦，煤礦總面積約為100km2。根據(jù)塌陷程度分類(表1)，對采煤塌陷區(qū)進(jìn)行劃分(圖2)。根據(jù)《泰安市采煤塌陷地治理規(guī)劃(2016—2025)》，截至2015年，肥城市采煤塌陷地面積5992.45hm2，輕度塌陷面積3835.61hm2，中度塌陷面積1523.53hm2，重度塌陷面積633.31hm2，積水面積604.61hm2(表2)，積水面積占塌陷面積的10.09%。近年來，隨著各礦井煤炭資源枯竭及能源發(fā)展政策調(diào)整，產(chǎn)能逐年下降，目前只有5家在生產(chǎn)礦山，為多煤層開采礦山，重復(fù)采動性大，凈增塌陷地面積不大，新增積水面積較少。

表1 采煤塌陷區(qū)塌陷程度分類[2,23]

圖2 肥城市采煤塌陷程度分區(qū)圖

表2 肥城市采煤塌陷地現(xiàn)狀統(tǒng)計

肥城市采煤塌陷地基數(shù)大，相關(guān)治理資金總量較小、投入分散，與采煤塌陷地治理的嚴(yán)峻形勢和艱巨任務(wù)存在較大矛盾。而煤礦企業(yè)對采煤塌陷地治理主要以青苗補(bǔ)償協(xié)議方式進(jìn)行，多數(shù)未實施土地復(fù)墾工程。在地下水位淺的地方，形成常年或季節(jié)性積水洼地，大部分耕地?zé)o法很好地耕種，失去了原有的生產(chǎn)水平，糧食產(chǎn)量銳減有的甚至絕產(chǎn)，造成土地資源的極大浪費(fèi)。給礦區(qū)群眾的生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重的影響。

3 肥城市采煤塌陷區(qū)治理模式

根據(jù)三種不同的塌陷區(qū)類型，以因地制宜為原則，通過分析研究、歸納總結(jié)得出適應(yīng)于肥城市采煤塌陷區(qū)四種不同的治理模式(表3)：輕度塌陷區(qū)采取的治理模式為土地復(fù)墾治理模式；中度塌陷區(qū)采取的治理模式為“漁業(yè)+農(nóng)業(yè)”治理模式；重度塌陷區(qū)采取的治理模式為生態(tài)修復(fù)治理模式；對于大區(qū)域綜合性的治理，塌陷程度分布較為復(fù)雜，則采用的是綜合治理模式。

表3 肥城市采煤塌陷地治理模式總結(jié)

(1)土地復(fù)墾治理模式：土地復(fù)墾治理模式，適應(yīng)于地表塌陷深度在1.5m以內(nèi)，地表基本無積水的輕度塌陷區(qū)。主要分布于查莊、新陶陽、興楊等煤礦泰臨路以北區(qū)域以及隆源煤礦、白莊煤礦范圍內(nèi)。該類塌陷區(qū)因地表土地下沉導(dǎo)致地表高低不平，但高差不大，致使農(nóng)作物不宜耕種，且影響植物生長。近年來，肥城市根據(jù)塌陷區(qū)所在地區(qū)的氣候、水文、土壤等條件，實施了多個土地復(fù)墾治理項目，通過治理，恢復(fù)了農(nóng)業(yè)種植，恢復(fù)了土地的生產(chǎn)能力，使土地達(dá)到了可利用狀態(tài)。主要采取劃方平整、削高填低、預(yù)置填充、農(nóng)田水利規(guī)劃建設(shè)等治理方法。

(2)“漁業(yè)+農(nóng)業(yè)”治理模式：適應(yīng)地表沉降幅度為1.5～3m，季節(jié)性積水或常年積水深度1.5～2.5m的中度塌陷區(qū)，主要分布于查莊、新陶陽煤礦泰臨路以南以及華玫、大封、曹莊、聚源等煤礦內(nèi)。由于多年的地面塌陷出現(xiàn)坑塘，當(dāng)?shù)卮迕駥嵤┝碎_挖魚塘進(jìn)行養(yǎng)殖，如石橫鎮(zhèn)新勝村、馬坊等村，連片開發(fā)魚塘近133.33hm2(2000畝)[13]，但是隨著煤礦的關(guān)閉，地表水補(bǔ)給來源減少，潛水位降低，部分魚塘已干涸無法生產(chǎn)，成為廢棄荒塘，因灌溉設(shè)施破壞，致使魚塘之間原有的小塊農(nóng)田也基本無法耕種，通過該模式，可以重新規(guī)劃土地，筑臺田建魚池，使?jié)O業(yè)和農(nóng)業(yè)相互補(bǔ)充結(jié)合，形成上糧下漁的治理格局。治理方法主要為挖深墊淺，漁業(yè)對應(yīng)挖深，農(nóng)業(yè)對應(yīng)墊淺，通過挖深將魚塘歸并，使魚塘集中連片，積水區(qū)域建設(shè)精養(yǎng)魚塘，實現(xiàn)大水面增殖放養(yǎng)，挖深的土方對農(nóng)業(yè)部分的塌陷區(qū)進(jìn)行回填，恢復(fù)原有地形標(biāo)高，平整土地，使塌陷地達(dá)到可供農(nóng)業(yè)生產(chǎn)利用狀態(tài)。最終實現(xiàn)發(fā)展立體農(nóng)業(yè)和漁禽綜合養(yǎng)殖的格局。

(3)生態(tài)修復(fù)治理模式：指綜合利用工程和生物措施對塌陷區(qū)進(jìn)行治理，適應(yīng)于常年積水深度>3m的重度塌陷區(qū)，區(qū)域內(nèi)已形成永久性的大水面，無法再修復(fù)為原有土地類型。主要分布于馬坊、鑫國煤礦、查莊煤礦南部等范圍內(nèi)，通過生態(tài)修復(fù)治理，在水域中栽植各類觀賞性植物，在平整后的土地上建造林帶，在水塘周邊布置園林椅，建造亭臺棧道、水上樂園、生態(tài)農(nóng)莊和其他休閑公園等娛樂休閑場所，配套建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施，發(fā)展旅游業(yè)。通過生態(tài)修復(fù)治理模式，肥城市西部的重度采煤塌陷區(qū)已初步形成了具備生態(tài)景觀體系的丘明湖濕地公園。通過建設(shè)集休閑娛樂、觀光、教育、生態(tài)保護(hù)等多種功能于一體的人工濕地公園，為人類提供休閑、度假場所，有效改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，從而取得良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益與生態(tài)效益。通過對塌陷地治理、蘆葦?shù)人参锏姆N植形成凈化型濕地系統(tǒng)，可以強(qiáng)化污水尾水沉積物的滯留，促進(jìn)水質(zhì)的改進(jìn)，維持濕地生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。同時可作為區(qū)域的后備水源蓄水區(qū)或水源地，為周邊石橫特鋼廠、電廠等提供用水，緩解水資源緊缺問題。主要治理方法有暢通項目區(qū)水系，分級截留、凈化水質(zhì)，建設(shè)沿河、沿湖景觀，打造生態(tài)宜居環(huán)境，吹填清淤，栽植多種水生陸生植物等。

(4)綜合治理模式：對以上三種治理模式進(jìn)行結(jié)合，采用綜合治理模式對采煤沉陷區(qū)進(jìn)行治理，適應(yīng)于大區(qū)域的綜合治理，也是一種產(chǎn)業(yè)融合的治理模式，在塌陷地周邊治理的基礎(chǔ)上，與地方產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃緊密結(jié)合，在產(chǎn)業(yè)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的塌陷地，按照“宜旅則旅”、“宜養(yǎng)則養(yǎng)”的因地制宜原則，將塌陷地治理與新農(nóng)村建設(shè)及后期的產(chǎn)業(yè)發(fā)展緊密結(jié)合，以期實現(xiàn)治理區(qū)的綠色發(fā)展和永續(xù)發(fā)展。肥城市政府以“泰山區(qū)域山水林田湖草生態(tài)修復(fù)工程”為契機(jī)，將肥城市北部四鎮(zhèn)塌陷地治理與生態(tài)修復(fù)治理相結(jié)合，通過項目的實施，通過國際竹藤組織的技術(shù)支持，引入竹子種植產(chǎn)業(yè)，打造肥城特有的“萬畝竹林”計劃，作為塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)的主要方法，形成魯中最大的竹林，規(guī)劃面積達(dá)萬畝以上，形成城市綠肺，將生態(tài)修復(fù)與新產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合，更新淘汰產(chǎn)能，整合高端產(chǎn)能，升級復(fù)合產(chǎn)能，最終打造出結(jié)構(gòu)清晰、分區(qū)明確、布局合理并具有很強(qiáng)落地性的示范性新舊動能轉(zhuǎn)換山水產(chǎn)業(yè)新城，明顯改善了項目區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

4 結(jié)論

隨著國家“去產(chǎn)能”政策的實施，肥城市于2016年關(guān)閉了6家煤礦，其遺留的采煤塌陷地問題不容樂觀。尤其是肥城煤田位于高潛水位平原塌陷區(qū)，因地下采礦活動而引起地面沉陷、生態(tài)破損，農(nóng)田水利、道路等基礎(chǔ)設(shè)施損毀以及地質(zhì)環(huán)境的破壞等嚴(yán)重制約了當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展。該文通過分析肥城市采煤塌陷區(qū)現(xiàn)狀，按照因地制宜為原則，對肥城市3種不同的塌陷程度的塌陷區(qū)提出了4種治理模式，輕度塌陷區(qū)采取的治理模式為土地復(fù)墾治理模式；中度塌陷區(qū)采取的治理模式為“漁業(yè)+農(nóng)業(yè)”治理模式；重度塌陷區(qū)采取的治理模式為生態(tài)修復(fù)治理模式；對于大區(qū)域綜合性的治理，塌陷程度分布較為復(fù)雜，則采用的是綜合治理模式。4種治理模式的提出，對今后肥城市采煤塌陷區(qū)治理提供了良好的治理思路，可起到借鑒和指導(dǎo)作用，以期實現(xiàn)恢復(fù)土地率高、治理成本低和治理后經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益最大化。